UJI KONSOLIDASI (CONSOLIDATION TEST) ASTM D2435

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA LABORATORIUM MEKANIKA TANAH

UJI KONSOLIDASI (CONSOLIDATION TEST) ASTM D2435 1.

LINGKUP

Uji konsolidasi dilakukan pada tanah lempung atau lanau yang jenuh air berdasarkan teori Terzaghi. Khusus untuk tanah ekspansif dan tanah organik, maka tidak termasuk dalam lingkup pengujian ini.

2.

DEFINISI

Konsolidasi adalah proses dimana tanah yang jenuh air mengalami kompresi akibat beban dalam suatu periode waktu tertentu, dimana kompresi berlangsung akibat pengaliran air keluar dari poripori tanah. Tekanan air pori ekses adalah tekanan air pori tanah akibat pemberian beban seketika. Dengan mengalirnya air dari pori-pori tanah, tekanan air pori ekses ini akan menurun secara berangsur-angsur, peristiwa ini disebut disipasi tekanan air pori. Derajat konsolidasi adalah rasio antara tekanan air pori yang menurun setelah beberapa waktu berdisipasi terhadap tekanan air pori ekses mula – mula selama proses konsolidasi. Disebut juga sebagai persentase disipasi tekanan air pori. Derajat konsolidasi rata-rata (U) adalah rata-rata derajat konsolidasi sepanjang ketinggian contoh tanah. Dapat dibuktikan bahwa derajat konsolidasi rata-rata sama dengan rasio pemampatan tanah pada saat tertentu terhadap pemampatan final dari contoh tanah. Kompresi awal adalah pemampatan yang terjadi seketika setelah beban diberikan kepada contoh tanah, sebelum proses disipasi berlangsung. Konsolidasi primer adalah bagian dari kompresi tanah akibat pengaliran air pori dari pori tanah hingga seluruh proses disipasi selesai. Konsolidasi Sekunder adalah pemampatan tanah yang berlangsung setelah konsolidasi primer selesai. Koefisien kemampatan, av adalah perubahan angka pori per satuan perubahan tegangan akibat konsolidasi pada perubahan tegangan tersebut. e av = p

Koefisien pemampatan volume (coefficient of volume compressibility), my adalah perubahan volume per satuan volume untuk setiap satuan perubahan tegangan. V Vo av mv = = p 1+ e Koefisien konsolidasi, (cv) adalah parameter yang menghubungkan perubahan tekanan air pori ekses terhadap waktu. Faktor waktu (Time Factor), Tv adalah parameter tak berdimensi yang menghubungkan waktu, koefisien konsolidasi, dan jarak pengaliran (drainage path); digunakan untuk menentukan kecepatan pengaliran air secara teoritis pada kurva konsolidasi. cv x t Tv = d² 3.

MAKSUD DAN TUJUAN APLIKASI UJI KONSOLIDASI

SERTA

Maksud uji konsolidasi adalah memberikan beban secara bertahap kepada tanah dan mengukur perubahan volume (atau perubahan tinggi) contoh tanah terhadap waktu. Tujuan dari uji konsolidasi adalah untuk menentukan sifat kemampatan tanah dan karakteristik konsolidasinya yang merupakan fungsi dari permeabilitas tanah. (a) Sifat kemampatan tanah dinyatakan dengan koefisien kemampatan volume (mv) atau dengan indeks kompresi (cc). (b) Karakteristik konsolidasi dinyatakan oleh koefisien konsolidasi (cv) yang menggambarkan kecepatan kompresi tanah terhadap waktu.

4.

MANFAAT

Hasil uji konsolidasi ini dapat digunakan untuk menghitung prediksi penurunan tanah akibat proses konsolidasi, dan secara tidak langsung dapat pula digunakan untuk menentukan permeabilitas tanah, k, dengan rumus : k = mv .w . Cv

J l . D r . S et i ab u d i 2 2 9  B an d u n g 4 0 1 5 4  I n d on es i a  T e l p . 6 2  2 2  2 0 1 3 1 6 1 / 4 e x t . 3 4 0 4 4 O l eh : H er w a n D er m a w a n , M T

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA LABORATORIUM MEKANIKA TANAH 5.

KETERBATASAN

Uji ini hanya untuk konsolidasi 1 dimensi (arah vertikal saja). 6.

PERALATAN





Alat konsolidasi, terdiri dari 2 bagian : alat pembebanan dan alat konsolidasi . Arloji ukur Peralatan untuk meletakkan contoh tanah ke dalam ring konsolidasi Timbangan dengan ketelitian 0.01  dan 0.1 . Oven Desikator Stopwatch Alat pemotong yang merupakan pisau tipis dan tajam serta pisau kawat. Penggaris (scale)

7.

KETENTUAN



Setiap alat perlu diperhitungkan besar beban untuk memdapatkan tekanan yang diinginkan. Untuk memperhitungkan faktor pengaruh alat harus diadakan koreksi terhadap pengaruh alat, yang dapat ditentukan dengan menggunakan alat uji besi yang mempunyai ukuran sama dengan ukuran benda uji (contoh tanah yang di uji). Pembebanan dilakukan seperti biasa, penurunan yang dibaca pada setiap pembebanan adalah nilai koreksinya Untuk menjaga agar tidak terjadi perubahan kadar air mula-mula, contoh tanah harus secepatnya diperiksa. Contoh tanah tidak boleh dipasang dan dibiarkan terlalu lama sebelum beban pertama diberikan. Pada awal percobaan, batu pori harus benarbenar rapat pada permukaan contoh tanah, dan pelat penumpu serta alat beban harus benarbenar rapat satu sama lain. Jika hal ini tidak diperhatikan maka pada pembebanan pertama

      









8.

mungkin diperloleh pembacaan penurunan yang lebih besar dari nilai sesungguhnya. Selama percobaan sel konsolidasi harus tetap penuh air. Pada beberapa macam tanah tertentu ada kemungkinan pada pembebanan pertama akan terjadi pengembangan (swelling) setelah sel konsolidasi diisi dengan air. Bila hal ini terjadi, segeralah pasang beban kedua, dan baca arloji penurunan seperti prosedur.Jika pada pembebanan kedua masih terjadi pengembangan maka beban ketiga harus dipasang, demikian seterusnya sampai tidak terjadi pengembangan PROSEDUR UJI

1.

Ukur tinggi dan diameter dan berat ring konsolidasi (dengan ketelitian 0.1 gram). 2. Ambil contoh tanah dengan diameter yang sama dengan diameter ring, disini dipakai diameter 6,5 cm dan tinggi 2 cm. 3. Masukkan contoh tanah tadi ke dalam ring dengan hati-hati, lapisan atas harus terletak di bagian atas. 4. Contoh tanah dan ring dtimbang 5. Tempatkan batu pori pada bagian atas dan bawah ring sehingga contoh tanah yang sudah dilapisi kertas pori terapit oleh kedua batu pori . Kemudian masukkan dalam sel konsolidasi. 6. Pasang pelat penumpu diatas batu pori. 7. Letakkan sel konsolidasi yang sudah berisi contoh tanah pada alat konsolidasi, bagian yang runcing dari pelat penumpu tepat menyentuh alat pembebanan. 8. Aturlah kedudukan arloji pengukur penurunan, kemudian dibaca dan dicatat. 9. Pasanglah beban pertama sehingga tekanan pada contoh mencapai besar 0.25 k/cm². Lakukan pembacaan pada detik ke 6,15, 30, dan pada menit ke 1, 2, 4, 8, 15, 30, 60, 90, 120, 180, 330, 420, 1140 setelah beban dipasang. Sesudah pembacaan 1 menit sel konsolidasi diisi air. 10. Setelah beban bekerja 24 jam pembacaan arloji yang terakhir dicatat. Pasang beban kedua sebesar beban pertama sehingga tekanan menjadi 2x semula. Kemudian baca dan catat arloji seperti pada butir 9. 11. Lakukan butir 9 dan 10 untuk beban-beban selanjutnya. Contoh tanah diberi beban-beban ¼ k/cm², ½ k/cm², 1 k/cm², 2 k/cm², 4 k/cm², 8 k/cm² dan seterusnya dengan LIR (load increment rato) = 1. Besarnya beban maksimum yang diberikan tergantung pada tegangan yang akan bekerja pada lapisan tanah tersebut. 12. Setelah beban 8 k/cm² dikerjakan selama 24 jam, beban dikurangi hingga mencapai 2 k/cm²


UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA LABORATORIUM MEKANIKA TANAH dan kemudian ¼ k/cm². Beban beban tersebut dibiarkan selama 4 jam, dan dibaca besar pengembangannya dari masing-masing beban tersebut. 13. Setelah pembacaan terakhir dicatat, keluarkan contoh tanah dan ring dari sel konsolidasi, kemudian batu pori diambil dari permukaan atas dan bawah. 14. Timbang ring yang berisi contoh tanah setelah dibersihkan dari genangan air yang terdapat pada sel konsolidasi. 15. Masukkan ring yang berisi contoh tanah tersebut ke dalam oven selama 24 jam untuk mengetahui berat kering contoh tanah.

9.

PELAPORAN HASIL UJI

1.

Tentukan berat jenis (Gs) dari contoh tanah yang dicari dari pengujian tersendiri. Hitung berat tanah basah, berat isi, kadar air contoh sebelum dan dan sesudah pembebanan, dan hitung pula berat tanah keringnya (Ws). Hitung tinggi efektif contoh tanah dengan rumus sebagai berikut : Ws Hs = A.Gs di mana : Hs = Tinggi efektif benda uji (tinggi butir -butiran tanah jika dianggap menjadi satu) A = luas benda uji Ws = berat contoh tanah kering Gs = berat jenis contoh tanah Hitung angka pori semula Hv eo = Hs dimana : Hv = tinggi pori (Hi – Hs) Hitung angka pori mula-mula pada setiap pembebanan. H e = s

2.

3.

4.

5.

6.

Hitung angka pori mula-mula pada setiap pembebanan. e = eo - e

7.

Hitung derajat kejenuhan (sr) sebelum dan sesudah percobaan. w.Gs Sr = e

8.

Tentukan harga koefisien konsolidasi (Cv) ada 2 cara untuk menentukan Cv,yaitu : a. Square Root Fitting Method  Hitung tinggi contoh tanah rata-rata (hm) pada setiap pembebanan  Buat grafik penurunan terhadap waktu dari setiap pembebanan (skala biasa). Sebagian grafik ini merupakan garis lurus. Jika garis ini diteruskan akan memotong sumbu y pada titik 0 – titik nol yang sebenarnya – dan memotong sumbu x yang berjarak a dari titik perpotongan salib sumbu.  Buat garis OA, diama titik A terletak pada sumbu x yang berjarak 1.15a dari perpotongan salib sumbu. Titik OA dengan lengkung penurunan adalah t90 – waktu untuk mencapai konsolidasi sebesar 90%.  Hitung harga koefisien konsolidasi pada setiap pembebanan dengan rumus 0.848H² cv = t90 dimana : 0.848 = Tv (time factor) untuk 90% konsolidasi cv = koefisien konsolidasi (cm²/detik) H = ½ tinggi benda uji rata – rata ( drainase ganda) (cm) t90 = waktu untuk mencapai 90% konsolidasi (detik) .

b. Log Fitting Method  Buat grafik penurunan terhadap log waktu dari setiap pembebanan (skala semi log).  Dua bagian yaitu bagian tengah dan bagian akhir diteruskan hingga berpotongan pada R100 (100% konsolidasi).  Titik koreksi nol R0 terletak diatas sebuah titik pada grafik di sekitar pembacaan 0.1 menit, dengan jarak sama dengan jarak vertikal titik tersebut dengan suatu titik pada grafik yang waktunya 4 x lebih besar, Sebaiknya dilakukan koreksi paling tidak dua kali.  R50 adalah setengah dari jumlah R0 dan R100. Dengan diketahuinya t50 (waktu untuk mencapai konsolidasi 50%).  Hitung harga koefisien konsolidasi pada setiap pembebanan dengan rumus 0.197H² cv = t50 dimana : 0.197 = time factor 90% konsolidasi


UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA LABORATORIUM MEKANIKA TANAH cv

= koefisien

Cv x av x w k= 1+e

konsolidasi

(cm²/detik) H

= ½ tinggi benda uji rata-rata (drainase ganda) (cm) t50 = waktu untuk mencapai 50% konsolidasi (detik) Hitung harga primary compression ratio (r), dengan rumus :

9. 

Square Root Fitting Method 10 /9 (R0 – R 90) r= RI - Rf  Log Fitting Method (R0 – R100) r= RI - Rf dimana : r = primary compression ratio R0 = titik koreksi nol R100 = pembacaan penurunan pada 100% konsolidasi dari log fitting method R90 = pembacaan penurunan pada 90% konsolidasi dari square root fitting menthod RI = pembacaan penurunan pada Awal percobaan Rf = pembacaan penurunan pada Akhir percobaan 10. Hitung harga compression index (Cc). Buat grafik hubungan antara angka pori e dengan log tekanan. Kemiringan grafik ini adalah harga compression index. de Cc = d (log10 P) 11. Harga koefisien kompresibilitas (av) : 0.435 x Cc av =

dimana : w = berat isi air Hasil percobaan : Hasil percobaan konsolidasi biasanya disajikan berbentuk grafik – grafik, sebagai berikut:

  

Grafik hubungan antara penurunan dengan waktu, untuk menentukan cv. Grafik hubungan antara angka pori dengan log tekanan, untuk menentukan cc, av, mv. Drafik hubungan antara angka pori dengan tekanan, untuk menentukan av

 Grafik hubungan antara cv dengan log tekanan. Catatan:  Time factor (Tv) adalah factor waktu, bergantung kepada derajat konsolidasi (U) : Penurunan pada waktu U=

Penurunan Setelah Selesai (t =)

Hubungan antara time factor dengan Derajat konsolidasi adalah sebagai berikut: U

T

% 20

0.031

40

0.126

50

0.197

60

0.287

80

0.565

90

0.848

P dimana : P = harga peningkatan tekanan rata - rata ½ (P1+P2) Harga av dapat juga diperoleh dengan membuat grafik hubungan antara angka pori e dengan tekanan (skala biasa). Kemiringan grafik ini merupakan harga av. 12. Harga coefficient of volume compressibility (mv) av mv = 1+e0 13. Harga koefisien permeabilitas (k) Koefisien permeabilitas dapat dihitung dari rumus



UJI KONSOLIDASI (CONSOLIDATION TEST) ASTM D2435 Nama Instansi Nama Proyek Lokasi Proyek Deskripsi Tanah

: : : :

Kedalaman Sampel Tanah Nama Operator Nama Engineer Tanggal Pengujian

: : : :

DATA SEBELUM PENGUJIAN Tinggi ring, tring (cm) Diameter ring, tring (cm) Luas sampel, Aring (cm2) Volume sampel, Vring (cm3) Berat ring, Wring (gr) Berat ring + sampel tanah, Wring+tanah basah (gr) Berat sampel tanah, Wtanah basah (gr) Berat jenis tanah, Gs e0 Ws (gr) Hs (cm)

Catatan :




: : : :


: : : :

DATA PENGUJIAN KONSOLIDASI - LOADING t

t0.5

(menit)

(menit )

0.00

0.000

0.10

0.316

0.25

0.500

0.50

0.707

1

1.000

2

1.414

4

2.000

8

2.828

15

3.873

30

5.477

60

7.746

90

9.487

120

10.954

180

13.416

330

18.166

420

20.494

1440

37.947

0.5

0.25 kg/cm2

0.50 kg/cm2

1.00 kg/cm2

2.00 kg/cm2

4.00 kg/cm2

8.00 kg/cm2

(div)

(div)

(div)

(div)

(div)

(div)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

Catatan :




: : : :


: : : :

DATA PENGUJIAN KONSOLIDASI - UNLOADING t

t0.5

(menit)

(menit )

0

0.000

60

0.316

120

0.500

0.5

4.00 kg/cm2

2.00 kg/cm2

1.00 kg/cm2

0.50 kg/cm2

0.25 kg/cm2

(div)

(div)

(div)

(div)

(div)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

PEMERIKSAAN KADAR AIR SETELAH PENGUJIAN Kontainer, W1 (gr) Kontainer + tanah basah + ring, W2 (gr) Kontainer + tanah kering + ring, W3 (gr) Tanah basah, W4 = W2 – W1 (gr) Tanah kering, W5 = W3 – W1 (gr) Berat air, W6 = W4 – W5 (gr) Kadar air, w = (W6/W5) x 100% Berat isi kering, dry (gr/cm3)

Catatan :




: : : :


: : : :

PERHITUNGAN KONSOLIDASI No.

P (kg/cm2)

1

0

2

0.25

3

0.5

4

1

5

2

6

4

7

8

8

4

9

2

10

1

11

0.5

12

0.25

Final Dial (cm)

h (cm)

e 

e

H (cm)

Square Root t90 (sec)

Cv (cm2/sec)

Log Fiiting t90 (sec)

Cv (cm2/sec)

Catatan :



LOG FITTING METHOD Nama Instansi Nama Proyek Lokasi Proyek Deskripsi Tanah

: : : :


: : : :

Kompresi (cm)

LOAD = 0.25 kg/cm2

0.1

1

10

100

1000

10000

t (menit)

R01 R02 R0

= = =

cm cm cm

R100 R50 t50

= = =

cm cm cm

Catatan :




: : : :


: : : :

Kompresi (cm)

LOAD = 0.50 kg/cm2

0.1

1

10

100

1000

10000

t (menit)

R01 R02 R0

= = =

cm cm cm

R100 R50 t50

= = =

cm cm cm

Catatan :




: : : :


: : : :

Kompresi (cm)

LOAD = 1.00 kg/cm2

0.1

1

10

100

1000

10000

t (menit)

R01 R02 R0

= = =

cm cm cm

R100 R50 t50

= = =

cm cm cm

Catatan :




: : : :


: : : :

Kompresi (cm)

LOAD = 2.00 kg/cm2

0.1

1

10

100

1000

10000

t (menit)

R01 R02 R0

= = =

cm cm cm

R100 R50 t50

= = =

cm cm cm

Catatan :




: : : :


: : : :

Kompresi (cm)

LOAD = 4.00 kg/cm2

0.1

1

10

100

1000

10000

t (menit)

R01 R02 R0

= = =

cm cm cm

R100 R50 t50

= = =

cm cm cm

Catatan :




: : : :


: : : :

Kompresi (cm)

LOAD = 8.00 kg/cm2

0.1

1

10

100

1000

10000

t (menit)

R01 R02 R0

= = =

cm cm cm

R100 R50 t50

= = =

cm cm cm

Catatan :



SQUARE ROOT FITTING METHOD Nama Instansi Nama Proyek Lokasi Proyek Deskripsi Tanah

: : : :


: : : :

Kompresi (cm)

LOAD = 0.25 kg/cm2

t 05 (menit 05 )

R0 R90

= =

cm cm

t9005 t90

= =

menit0.5 menit

Catatan :




: : : :


: : : :

Kompresi (cm)

LOAD = 0.50 kg/cm2

t 05 (menit 05 )

R0 R90

= =

cm cm

t9005 t90

= =

menit0.5 menit

Catatan :




: : : :


: : : :

Kompresi (cm)

LOAD = 1.00 kg/cm2

t 05 (menit 05 )

R0 R90

= =

cm cm

t9005 t90

= =

menit0.5 menit

Catatan :




: : : :


: : : :

Kompresi (cm)

LOAD = 2.00 kg/cm2

t 05 (menit 05 )

R0 R90

= =

cm cm

t9005 t90

= =

menit0.5 menit

Catatan :




: : : :


: : : :

Kompresi (cm)

LOAD = 4.00 kg/cm2

t 05 (menit 05 )

R0 R90

= =

cm cm

t9005 t90

= =

menit0.5 menit

Catatan :




: : : :


: : : :

Kompresi (cm)

LOAD = 8.00 kg/cm2

t 05 (menit 05 )

R0 R90

= =

cm cm

t9005 t90

= =

menit0.5 menit

Catatan :



GRAFIK KONSOLIDASI : : : :


: : : :

e

Nama Instansi Nama Proyek Lokasi Proyek Deskripsi Tanah

Kompresi (cm)

Log P

Log P




: : : :


: : : :

PARAMETER KONSOLIDASI : Cc

=

Cr

=

Cs

=

Po

=

Pc

=

OCR

=

Catatan :




: : : :


: : : :

FOTO ALAT UJI

Peralatan Pengujian Konsolidasi

Peralatan Pengujian Konsolidasi

FOTO PROSES PENGUJIAN

Pengujian Konsolidasi

Pengujian Konsolidasi


UJI KONSOLIDASI (CONSOLIDATION TEST) ASTM D2435

Recommend Documents